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PCB布线时,有哪些技巧可以优化电磁兼容性

来源:
2024-10-25
类别:基础知识
eye 20
文章创建人 拍明芯城

在PCB布线时,优化电磁兼容性(EMC)是至关重要的。以下是一些关键的技巧,可以帮助设计师提升PCB的电磁兼容性:

一、选择合理的导线宽度

  • 瞬变电流在印制线条上产生的冲击干扰主要由印制导线的电感成分造成,因此应尽量减小印制导线的电感量。

  • 印制导线的电感量与其长度成正比,与其宽度成反比,所以短而精的导线有利于抑制干扰。

  • 对于分立元件电路,印制导线宽度在1.5mm左右通常可满足要求;对于集成电路,印制导线宽度可在0.2~1.0mm之间选择。

二、采用正确的布线策略

  • 采用平等走线可以减少导线电感,但会增加导线之间的互感和分布电容。如果布局允许,最好采用井字形网状布线结构,即一面横向布线,另一面纵向布线,然后在交叉孔处用金属化孔相连。

  • 避免长距离的平等走线,以抑制印制电路板导线之间的串扰。尽可能拉开线与线之间的距离,信号线与地线及电源线尽可能不交叉。

  • 在一些对干扰十分敏感的信号线之间设置一根接地的印制线,可以有效地抑制串扰。

三、优化高频信号布线

  • 高频信号通过印制导线时容易产生电磁辐射,因此应注意以下几点:

    • 尽量减少印制导线的不连续性,例如导线宽度不要突变,导线的拐角应大于90度(最好采用两个45度角),禁止环状走线等。

    • 时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰,走线时应与地线回路相靠近,驱动器应紧挨着连接器。

    • 总线驱动器应紧挨其欲驱动的总线。

    • 数据总线的布线应每两根信号线之间夹一根信号地线。

四、使用终端匹配

  • 为了抑制出现在印制线条终端的反射干扰,除了特殊需要之外,应尽可能缩短印制线的长度和采用慢速电路。

  • 必要时可加终端匹配,即在传输线的末端对地和电源端各加接一个相同阻值的匹配电阻。匹配电阻的阻值应根据集成电路的输出驱动电流及吸收电流的最大值来决定。

五、差分信号布线

  • 布线非常靠近的差分信号对相互之间会紧密耦合,这种耦合会减小EMI发射。

  • 差分信号也是高速信号,所以高速设计规则通常都适用于差分信号的布线。

  • 差分PCB线通常总是成对布线,而且它们之间的距离沿线对的方向在任意位置都保持为一个常数不变。

六、接地与分隔

  • 将PCB接地是降低EMI的一个重要途径。设计时应使PCB电路板总面积内的接地面积尽可能大,以减少发射、串扰和噪声。

  • 将模拟电路和数字电路分开,因为模拟电路的安培数较高或电流较大,应远离高速走线或开关信号。如果可能的话,应使用接地信号保护它们。

  • 在多层PCB上,模拟走线的布线应在一个接地层上,而开关走线或高速走线应在另一个接地层。

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七、去耦电容的使用

  • 去耦电容可减少串扰的不良影响,它们应位于设备的电源引脚和接地引脚之间,这样可以确保交流阻抗较低,减少噪声和串扰。

  • 为了在宽频率范围内实现低阻抗,应使用多个去耦电容。

  • 电容值最小的电容器要尽可能靠近设备,以减少对走线产生电感影响。

八、避免直角和过孔问题

  • 应避免走线、过孔及其它元器件形成90°角,因为直角会产生辐射。在该角处电容会增加,特性阻抗也会发生变化,导致反射,继而引起EMI。

  • 在几乎所有PCB布局中,都必须使用过孔在不同层之间提供导电连接。但过孔会产生电感和电容,并增加走线长度,需要进行匹配。

九、电缆和物理屏蔽

  • 承载数字电路和模拟电流的电缆会产生寄生电容和电感,引起很多EMC相关问题。如果使用双绞线电缆,则会保持较低的耦合水平,消除产生的磁场。

  • 对于高频信号,必须使用屏蔽电缆,其正面和背面均接地,以消除EMI干扰。

  • 物理屏蔽是用金属封装包住整个或部分系统,防止EMI进入PCB电路。

综上所述,通过遵循这些技巧,设计师可以显著提升PCB的电磁兼容性,从而确保电子设备的稳定性和可靠性。


责任编辑:Pan

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标签: PCB布线

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